缺鐵性貧血是體內(nèi)鐵儲(chǔ)存不能滿足正常紅細(xì)胞的生成需要而發(fā)生的貧血。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和營(yíng)養(yǎng)衛(wèi)生狀況的改善，缺鐵性貧血的患病率已逐年降低，但仍為全球性人類普遍存在的健康問(wèn)題，發(fā)展中國(guó)家尤為突出。減少缺鐵性貧血最有效的方法是食用含鐵量高的食物或是鐵強(qiáng)化食品。這些食品中加入生物可利用的水溶性鐵化合物，如硫酸亞鐵和鐵鈉乙二胺四乙酸，作為鐵強(qiáng)化劑提高鐵含量。
含鐵量高的食物。圖片來(lái)源：Nutrentsreview
但鐵強(qiáng)化劑的加入往往也會(huì)引起食物感官性質(zhì)的變化，“賣相”、“味道”或者“口感”變差。另外一些難溶的鐵強(qiáng)化劑，如焦磷酸鐵和富馬酸鐵，其生物利用度太低，還容易在液體食物中產(chǎn)生聚集體。鐵納米顆粒，因其較高的生物利用度和較低的反應(yīng)活性，且不易影響食物的感官性質(zhì)，已被開發(fā)作為一種新的鐵強(qiáng)化劑。但其在溶液中易氧化及易聚集的性質(zhì)，嚴(yán)重限制了它的應(yīng)用。
日前，來(lái)自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zürich）的Raffaele Mezzenga教授和Michael Zimmermann教授利用廉價(jià)易得、具有天然還原性的β-乳球蛋白（β-lactoglobulin，BLG，可從牛奶中獲得）制成可降解的淀粉樣蛋白纖維，作為鐵納米顆粒的抗氧化納米載體和膠體穩(wěn)定劑。所形成穩(wěn)定的蛋白質(zhì)-鐵膠體，不僅在體內(nèi)鐵生物利用度高，而且生物安全性高，同時(shí)極大降低了對(duì)食品感官性質(zhì)的影響。相關(guān)成果已發(fā)表于Nature Nanotechnology 雜志上。
Raffaele Mezzenga教授和Michael Zimmermann教授。圖片來(lái)源：ETH Zürich
受啟發(fā)于β-乳球蛋白（BLG）淀粉樣蛋白纖維可作為綠色還原劑制備納米金的研究，研究人員猜想BLG納米纖維是否同樣可以還原鐵，使Fe處于二價(jià)狀態(tài)，這樣可以更加有利于鐵的生物利用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入到FeCl3中的BLG纖維越多，檢測(cè)到的二價(jià)鐵越多。BLG中的半胱氨酸、酪氨酸和色氨酸都被發(fā)現(xiàn)具有還原作用，其中半胱氨酸占據(jù)著主要作用。
接著，研究人員在BLG纖維表面原位生長(zhǎng)鐵納米顆粒，這不僅能保證鐵處于二價(jià)狀態(tài)，還能防止納米顆粒產(chǎn)生聚集。形成的Fe-BLG纖維復(fù)合體（Fe-FibBLG）溶液呈透明狀，且很穩(wěn)定，不會(huì)沉降。相比而言，沒(méi)有經(jīng)過(guò)蛋白還原的鐵納米顆粒（Fe-Nano）穩(wěn)定性差，會(huì)迅速形成沉淀。此外，往Fe-FibBLG溶液中加入鹽可以將其轉(zhuǎn)化為凝膠，進(jìn)一步凍干成粉末，可簡(jiǎn)化與食品的混合以及運(yùn)輸。
BLG纖維作為鐵納米顆粒的載體。圖片來(lái)源：Nature Nanotech.
接著，研究人員模擬胃腸道的環(huán)境，對(duì)Fe-FibBLG的體外消化進(jìn)行了研究。他們發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e-FibBLG上的納米顆粒在酸性環(huán)境中能快速地被溶解，而蛋白纖維的酶解速度則相對(duì)略慢一點(diǎn)。
Fe-FibBLG在胃腸道模擬環(huán)境中的活性。圖片來(lái)源：Nature Nanotech.
最后，研究人員通過(guò)大鼠的血紅蛋白補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)對(duì)Fe-FibBLG在生物體內(nèi)的鐵利用度進(jìn)行了測(cè)試，并采用FeSO4以及Fe-Nano作為比較。研究結(jié)果表明，相比于FeSO4，F(xiàn)e-FibBLG和Fe-Nano的生物利用度分別為90%和95%，相差不大。但是Fe-FibBLG作為添加劑對(duì)于食品感官性質(zhì)的影響卻極小。相比于FeSO4，F(xiàn)e-FibBLG對(duì)于食物顏色變化以及渾濁度的影響都少得多。
對(duì)大鼠血紅蛋白補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)。圖片來(lái)源：Nature Nanotech.
該研究成功地將納米級(jí)有機(jī)和無(wú)機(jī)材料結(jié)合在一起，首次證實(shí)了具有還原性的BLG纖維可以用做鐵納米顆粒的載體。這種雜化材料在溶液中穩(wěn)定性好，鐵的生物利用度高，成本低，且對(duì)食品的感官性質(zhì)影響很小，有希望成為高效地新型補(bǔ)鐵強(qiáng)化劑。